專利名稱：帶有油噴射器的連桿的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及內(nèi)燃機(jī)內(nèi)的連桿。
背景技術(shù)：
內(nèi)燃機(jī)內(nèi)的活塞在發(fā)動(dòng)機(jī)的每一個(gè)循環(huán)過程中，必需從將化學(xué)能轉(zhuǎn)換為熱能和最終轉(zhuǎn)換為機(jī)械能中，消耗其吸收的熱能。
通常，活塞由鋁或鐵合金制成。一般，活塞具有冠部，其上表面暴露在發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒和與其相關(guān)的溫度中?；钊南鹿跔畈糠直┞对谇S箱流體中。帶有壓縮和油控制圓環(huán)的環(huán)帶從該冠部懸垂或延伸。為了產(chǎn)生平衡施加在該活塞上的推力的反作用力，具有基本上為弧形側(cè)壁的活塞裙部從該環(huán)帶延伸。一個(gè)銷凸臺(tái)可以在該裙部側(cè)壁之間延伸，以容納與連桿連接的活塞銷。
在工作中，活塞的冠部從發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒室吸收熱能。由該冠部吸收的熱能，通過活塞傳遞至該下冠狀部分、該環(huán)帶和該裙部。利用直接接觸和通過這些活塞環(huán)，將該環(huán)帶和裙部內(nèi)的熱能傳導(dǎo)至相關(guān)的發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸孔中。該下冠狀部分內(nèi)的熱能被傳輸至該環(huán)帶或消散在包括空氣，油蒸氣和發(fā)動(dòng)機(jī)中的液體油的曲軸箱流體中。通過增加連通至該活塞的下冠狀部分的液體油的量，可以降低該活塞的工作溫度，從而提供該活塞的耐久性，并可提高發(fā)動(dòng)機(jī)的性能。
發(fā)明的說明提供了可與軸互相連接的連桿。該連桿具有包括在第一末端的曲柄臂孔部分和在第二末端的銷孔部分的一個(gè)連桿體。一個(gè)梁部分連接該曲柄臂孔部分和該銷孔部分。在該曲柄臂孔部分內(nèi)設(shè)有至少一個(gè)油噴射器，可以有選擇地將油送至活塞的下側(cè)。
該曲柄臂孔部分可以通過具有至少一個(gè)孔的軸頸軸承，安裝在曲軸的連桿軸頸上。該曲軸形成一個(gè)通道，可以有選擇地將壓力油連通至該至少一個(gè)孔。每一個(gè)孔可將壓力油送至相應(yīng)的一個(gè)油噴射器。
該至少一個(gè)油噴射器中的一個(gè)可以為一個(gè)普通的孔式噴射器，它包括一個(gè)將壓力油連通至一個(gè)基本上的圓柱形的孔的錐孔。該圓柱形孔再將壓力油連通至一個(gè)基本上為圓柱形的噴嘴部分。該基本上為圓柱形的孔的半徑尺寸可以比該基本上為圓柱形的噴嘴部分的半徑尺寸大。
另外，該至少一個(gè)油噴射器中的一個(gè)可以為一個(gè)單向閥調(diào)節(jié)的噴射器。該單向閥調(diào)節(jié)的噴射器可以包括一個(gè)彈簧偏壓的球。當(dāng)壓力油的壓力達(dá)到閾值時(shí)，該球可以有選擇地使壓力油通過。該單向閥調(diào)節(jié)的噴射器可以包括一個(gè)閥體，該閥體具有基本上的圓柱形的外表面和基本上為圓柱形的孔。該基本上為圓柱形的孔作成可以容納一根螺旋彈簧，該彈簧將該球偏壓，壓在該閥體上，可以有選擇地允許壓力油流動(dòng)。該單向閥調(diào)節(jié)的噴射器還可包括一具擴(kuò)張器銷，它插入該閥體中，并使該基本上為圓柱形的外表面擴(kuò)張，壓在該曲柄臂孔部分上，從而將該單向閥調(diào)節(jié)的噴射器固定在連桿內(nèi)。
本發(fā)明的上述特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)與其他特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)從以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的說明很易了解。
附圖簡要說明

圖1為根據(jù)本發(fā)明的與活塞和曲軸連接的連桿的示意性橫截面圖；和圖2為根據(jù)本發(fā)明的，表示設(shè)在圖1所示的連桿內(nèi)的單向閥調(diào)節(jié)的噴射器的部分正視圖中的示意性橫截面圖。
優(yōu)選實(shí)施例說明圖中，相同的零件用相同的符號(hào)表示。圖1中表示根據(jù)本發(fā)明的內(nèi)燃機(jī)10的一部分。圖中表示了曲軸12，連桿14和活塞16。曲軸12具有支承連桿軸頸20的曲柄臂18。曲軸14包括一個(gè)主軸頸22，它在沒有示出的發(fā)動(dòng)機(jī)缸體內(nèi)可轉(zhuǎn)動(dòng)地支承曲軸12。連桿軸頸20的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)連桿14，連桿14使活塞16在發(fā)動(dòng)機(jī)10的氣缸孔內(nèi)作往復(fù)移動(dòng)。在曲軸12上設(shè)有平衡重24，用以平衡連桿14和活塞16的慣性。
該連桿14包括一個(gè)使銷孔末端部分28和曲柄孔末端部分30互相連接的一個(gè)梁部分26。該銷孔末端部分28形成一個(gè)尺寸足夠大可容納活塞銷34的一個(gè)基本上為圓柱形的銷孔32。該活塞銷34可轉(zhuǎn)動(dòng)地與活塞16的銷凸臺(tái)部分36接合，從而將該活塞16安裝在該連桿14上。這曲柄孔末端部分30形成一個(gè)基本上為圓柱形的孔38。該孔38的尺寸作成可容納一個(gè)軸頸軸承40。在優(yōu)選實(shí)施例中，該軸頸軸承40為具有上軸承殼體42和下軸承殼體44的二零件式設(shè)計(jì)。該上和下軸承殼體42和44與該孔38配合，形成一個(gè)基本上為圓柱形的曲柄孔46。應(yīng)當(dāng)注意，該上和下軸承殼體42和44固定在該孔38上。該曲柄孔40的尺寸作得足夠大可以容納該曲軸12的連桿軸頸20。連桿14的曲柄孔末端部分30包括一個(gè)桿蓋48，它利用例如緊固一類的已知方法，可取下地固定在該連桿14上。該桿蓋48可便于將連桿14裝配在曲軸12的連桿軸頸20上。
活塞16包括一個(gè)冠部50，它具有懸垂式伸出的裙部52和52’。銷凸臺(tái)36安置在該裙部52和52’的中間。該活塞56還包括一個(gè)下冠狀部分54。該冠部50暴露在發(fā)動(dòng)機(jī)10內(nèi)的燃燒過程中，并從燃燒室吸收一部分熱能。由該冠部50吸收的熱能，通過該活塞傳遞至該下冠狀部分54和該裙部52和52’。在裙部52和52’內(nèi)的熱能傳遞至相應(yīng)的發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸孔。在該下冠狀部分54內(nèi)的熱能一般消耗在包括空氣，油蒸氣和發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸箱內(nèi)的液體油的曲軸箱流體中。另外，該裙部52和52’可使活塞16穩(wěn)定，并且在燃燒過程中，形成克服由氣缸孔作用在該活塞16上的推力負(fù)荷的反作用力。
為了潤滑，壓力油從氣缸塊體進(jìn)入主軸頸通道56中，并通過在該曲柄臂18內(nèi)的通道58流過曲軸12的主軸頸22和進(jìn)入該連桿軸頸20中。當(dāng)在曲軸12回轉(zhuǎn)過程中，每一個(gè)孔60和62與通道58的出口對(duì)準(zhǔn)時(shí)，油從該通道58有選擇地流入由該上軸承殼體42形成的開口或孔60和62中?？?0有選擇地將壓力油送至單向閥調(diào)節(jié)的噴射器組件64，同時(shí)，孔62有選擇地將壓力油送至由連桿14的曲柄孔末端部分30形成的普通孔式噴射器66中。對(duì)于圖1所示的示例性實(shí)施例，該單向閥調(diào)節(jié)的噴射器組件64和該普通孔式噴射器設(shè)在離連桿14的中心線每一側(cè)24°處。另外，壓力油在活塞16的行程的上止點(diǎn)前(或BTDC)3°至該行程的上止點(diǎn)后(或ATDC)21°的范圍內(nèi)連通至該普通的孔式噴射器66。同樣，壓力油在從活塞16行程的BTDC66°至該行程的ATDC42°范圍內(nèi)連通至該單向閥調(diào)節(jié)的噴射器組件64。技術(shù)經(jīng)驗(yàn)豐富的人知道，在權(quán)利要求的范圍內(nèi)，通過分別改變該孔60和62的尺寸，形狀和位置，可以使壓力油連通至該單向閥調(diào)節(jié)的噴射器組件64和該普通的孔式噴射器66的時(shí)間改變。另外，當(dāng)選擇孔60和62的尺寸，形狀和位置時(shí)，必需小心，不使對(duì)在該軸頸軸承40和連桿軸頸20之間的油膜厚度有有害影響。
該普通的孔式噴射器66最好包括一個(gè)錐孔68，以便將壓力油連通至基本上為圓柱形的孔70。該孔70將壓力油送至噴嘴部分72。該噴嘴部分72的直徑比孔70的直徑小，使得通過該普通的孔式噴射器66的壓力油的流體動(dòng)量增加，可使油沖擊在該活塞16的下冠狀部分54上。通過將一定量的油連通至該下冠狀部分54，該普通的孔式噴射器66可冷卻該活塞和潤滑活塞銷34。在傳統(tǒng)形式的由鍛鋼或鑄鐵制成的連桿14中，可以用鉆削或其他加工方法-例如放電加工(EDM)制成該錐孔68，孔70和噴嘴部分72。在制造過程中，該錐孔68，孔70和噴嘴部分72可以在粉末金屬制的連桿內(nèi)整體地形成。
現(xiàn)參照?qǐng)D2說明單向閥調(diào)節(jié)的噴射器組件64。在圖2中表示安裝在連桿14中的一個(gè)單向閥調(diào)節(jié)的噴射器組件14并表示與本發(fā)明一致的各個(gè)方面。錐孔74將壓力油從孔60連通至一個(gè)基本上為圓柱形的孔76。該孔76將壓力油送至該單向閥調(diào)節(jié)的噴射器組件64。該單向閥調(diào)節(jié)的噴射器組件64安裝在由連桿14的曲柄孔末端部分30形成的一個(gè)基本上為圓柱形的加工孔78中。
該單向閥調(diào)節(jié)的噴射器組件64包括一個(gè)閥體80，該閥體具有上面作出多個(gè)槽84的基本上為圓柱形的外表面82。該閥體80限定一個(gè)通向一基本上為圓柱形的孔88的擴(kuò)展的孔86。在該孔88中安置螺旋彈簧90，它將球92偏壓在該擴(kuò)展孔86上。該閥體80還形成一個(gè)基本上為圓柱形的孔94，其尺寸可承受擴(kuò)張器銷96插入閥體80內(nèi)。通過將該單向閥調(diào)節(jié)的噴射器組件64插入該加工的孔78中和接著迫使該擴(kuò)張器銷96進(jìn)入該閥體80中，該外表面82和多個(gè)槽84擴(kuò)張，與該加工孔78接合，從而將該單向閥調(diào)節(jié)的噴射器組件64鎖緊在連桿14內(nèi)。這點(diǎn)特別重要，因?yàn)樵谇S12回轉(zhuǎn)過程中，作用在該單向閥調(diào)節(jié)的噴射器組件64上的離心力大，在沒有鎖緊機(jī)構(gòu)的條件下，可使該單向閥調(diào)節(jié)的噴射器組件64移動(dòng)。
在工作中，從通道58內(nèi)出來的壓力油通過孔60，進(jìn)入錐孔74中。然后，壓力油流入孔76中，當(dāng)流體壓力足夠大時(shí)，可克服螺旋彈簧90的力，并使球92移動(dòng)，壓力油進(jìn)入孔88中。接著，壓力油通過由該擴(kuò)張器銷96形成的圓柱形孔98。如圖1的噴射流線或通道100所示，壓力油從該孔流出，以足夠大的流體動(dòng)量撞擊在該活塞16的下冠狀部分54上。該噴射的流線100的軌跡為由沿著相應(yīng)的噴射器的中心線的油的速度和連桿14的速度合成的向量。通過提供或?qū)⒁欢康挠瓦B通至該下冠狀部分54，該單向閥調(diào)節(jié)的噴射器組件64可冷卻活塞和潤滑活塞銷34。
普通的孔式噴射器66在有壓力油的情況下提供噴射的油流，而該單向閥調(diào)節(jié)的噴射器組件64只有當(dāng)油壓力在預(yù)先確定的開啟壓力以上時(shí)，提供噴射油流。示例性的單向閥調(diào)節(jié)的噴射器組件64的開啟壓力約為2bar，并包括直徑為4mm的孔98。另外，示例性的普通的孔式噴射器66具有直徑為1.5mm的噴嘴部分72。上述規(guī)格的連桿14在溫度為100℃和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為5600RPM下，綜合的油流量大約為1.02升/分。技術(shù)經(jīng)驗(yàn)豐富的人知道，這些值只是示例性性質(zhì)的，并不表示限制。
該單向閥調(diào)節(jié)的噴射器組件64和該普通的孔式噴射器66的取向選擇成使油的噴射流線100沖擊在所希望的目標(biāo)-例如活塞16的下冠狀部分54上。對(duì)于每一種發(fā)動(dòng)機(jī)應(yīng)用場合，應(yīng)重新計(jì)算該噴射器的取向。
噴射器的形式，即單向閥調(diào)節(jié)的噴射器或普通的孔式噴射器，與噴射器的數(shù)目取決于所希望的活塞冷卻的量。對(duì)于一些應(yīng)用，一個(gè)噴射器即可提供充分冷卻活塞所必需的流量。
雖然已詳細(xì)說明了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，但熟悉本發(fā)明所涉及的技術(shù)的人知道，在所附權(quán)利要求書的范圍內(nèi)，可有各種另外的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的實(shí)施例。
權(quán)利要求
1.一種連桿，包括具有在第一末端的曲柄臂孔部分和在第二末端的銷孔部分的一個(gè)連桿體；連接所述曲柄臂孔部分和所述銷孔部分的一個(gè)梁部分；和設(shè)在所述曲柄臂孔部分內(nèi)的至少一個(gè)油噴射器，所述至少一個(gè)油噴射器可有選擇地使油連通至活塞的下側(cè)。
2.如權(quán)利要求1所述的連桿，其特征為，該連桿與曲軸是可互相連接的。
3.如權(quán)利要求1所述的連桿，其特征為，所述至少一個(gè)噴射器為普通的孔式噴射器。
4.如權(quán)利要求3所述的連桿，其特征為，所述普通的孔式噴射器包括將壓力油連通至一個(gè)基本上為圓柱形的孔的一個(gè)錐孔，所述基本上為圓柱形的孔能將壓力油連通至一個(gè)基本上為圓柱形的噴嘴部分。
5.如權(quán)利要求4所述的連桿，其特征為，所述基本上為圓柱形的孔的半徑尺寸比所述基本上為圓柱形的噴嘴部分的半徑尺寸大。
6.如權(quán)利要求1所述的連桿，其特征為，所述至少一個(gè)油噴射器為單向閥調(diào)節(jié)的噴射器。
7.如權(quán)利要求6所述的連桿，其特征為，所述單向閥調(diào)節(jié)的噴射器包括一個(gè)由彈簧偏壓的球，當(dāng)壓力油的壓力達(dá)到閥值時(shí)，該球可有選擇地使壓力油通過。
8.如權(quán)利要求6所述的連桿，其特征為，所述單向閥調(diào)節(jié)的噴射器包括具有基本上為圓柱形的外表面和一個(gè)基本上為圓柱形的孔的一個(gè)閥體，所述基本上為圓柱形的孔容納一個(gè)螺旋彈簧，可使該球偏壓在所述閥體上，以有選擇地允許壓力油流動(dòng)。
9.如權(quán)利要求8所述的連桿，其特征為，所述單向閥調(diào)節(jié)的噴射器包括一個(gè)擴(kuò)張器銷，它可插入所述閥體中，并充分使所述基本上為圓柱形的外表面擴(kuò)張，壓在所述曲柄臂孔部分上，從而將所述單向閥調(diào)節(jié)的噴射器固定在連桿內(nèi)。
10.如權(quán)利要求1所述的連桿，其特征為，所述曲柄臂孔部分通過具有至少一個(gè)孔的軸頸軸承，安裝在曲軸的連桿軸頸上，所述曲軸具有一個(gè)通道，可以有選擇地使壓力油連通在所述至少一個(gè)孔的每一個(gè)孔中，所述至少一個(gè)孔的所述每一個(gè)孔可將壓力油連通至所述至少一個(gè)油噴射器的相應(yīng)的一個(gè)噴射器件。
11.一種連桿，包括具有在第一末端的一曲柄臂孔部分和在第二末端的一銷孔部分的一個(gè)連桿體；連接所述曲柄臂孔部分和所述銷孔部分的一個(gè)梁部分；設(shè)在所述曲柄臂孔部分內(nèi)的至少一個(gè)油噴射器，所述至少一個(gè)油噴射器可以有選擇地將油連通至活塞的下側(cè)；和其中，所述至少一個(gè)油噴射器為普通的孔式油噴射器或單向閥調(diào)節(jié)的油噴射器。
12.如權(quán)利要求11所述的連桿，其特征為，該連桿與曲軸是可互相連接的。
13.如權(quán)利要求11所述的連桿，其特征為，所述至少一個(gè)油噴射器為普通的孔式油噴射器，它包括可使壓力油連通至一個(gè)基本上為圓柱形的孔的錐孔，所述基本上為圓柱形的孔可將壓力油連通至一個(gè)基本上為圓柱形的噴嘴部分。
14.如權(quán)利要求11所述的連桿，其特征為，所述至少一個(gè)油噴射器為單向閥調(diào)節(jié)的油噴射器，它包括一個(gè)彈簧偏壓的球，當(dāng)壓力油的壓力達(dá)到閾值時(shí)，可進(jìn)一步有選擇地使壓力油連通至所述活塞下側(cè)。
15.如權(quán)利要求11所述的連桿，其特征為，所述至少一個(gè)油噴射器為設(shè)在所述曲柄臂孔部分內(nèi)的單向閥調(diào)節(jié)的油噴射器，所述單向閥調(diào)節(jié)的油噴射器包括具有基本上為圓柱形外表面和一個(gè)基本上為圓柱形的孔的閥體，所述基本上為圓柱形的孔容納一個(gè)螺旋彈簧，能將該球偏壓在所述閥體上，以便進(jìn)一步有選擇地使壓力油連通至所述活塞的下側(cè)。
16.如權(quán)利要求15所述的連桿，其特征為，還包括一個(gè)擴(kuò)張器銷，它可插入所述閥體中，充分使所述圓柱形外表面擴(kuò)張，壓在所述曲柄臂孔部分上，從而將所述單向閥調(diào)節(jié)的噴射器固定在連桿內(nèi)。
17.如權(quán)利要求11所述的連桿，其特征為，所述曲柄臂孔部分通過具有至少一個(gè)孔的軸頸軸承，安裝在曲軸連桿軸頸上，所述曲軸具有一個(gè)通道，可有選擇地使壓力油連通至所述至少一個(gè)孔的每一個(gè)孔中，所述至少一個(gè)孔的所述每一個(gè)孔可使壓力油連通至所述至少一個(gè)油噴射器的相應(yīng)一個(gè)噴射器中。
18.一種連桿，包括具有在第一末端上的曲柄臂孔部分和在第二末端上的銷孔部分的一個(gè)連桿體；連接所述曲柄臂孔部分和所述銷孔部分的一個(gè)梁部分；設(shè)置在所述曲柄臂孔部分內(nèi)的至少二個(gè)油噴射器，所述至少二個(gè)油噴射器可有選擇地使油連通至活塞的下側(cè)；其中，所述至少二個(gè)油噴射器中的一個(gè)為普通的孔式油噴射器或單向閥調(diào)節(jié)的油噴射器；其中，該連桿與限定一壓力油通道的曲軸互相連接，其中，所述曲柄臂孔部分通過具有至少二個(gè)孔的軸頸軸承，可安裝于所述曲軸的連桿軸頸上；所述至少二個(gè)孔中的每一個(gè)孔可有選擇地使壓力油從所述壓力油通道連通至所述至少二個(gè)油噴射器的相應(yīng)一個(gè)噴射器中；和其中，所述至少二個(gè)油噴射器的所述一個(gè)噴射器被配置在所述梁部分的一側(cè)上，而所述至少二個(gè)油噴射器的另一個(gè)噴射器被配置在所述梁部分的另一側(cè)上。
19.如權(quán)利要求18所述的連桿，其特征為，所述至少二個(gè)油噴射器的所述一個(gè)噴射器為普通的孔式噴射器，它包括可使壓力油連通至一個(gè)基本上為圓柱形的孔的錐孔；所述基本上為圓柱形的孔可使壓力油連通至一個(gè)基本上為圓柱形的噴嘴部分。
20.如權(quán)利要求18所述的連桿，其特征為，所述至少二個(gè)油噴射器中的所述一個(gè)噴射器為單向閥調(diào)節(jié)的油噴射器，它包括一個(gè)彈簧偏壓的球，當(dāng)壓力油的壓力達(dá)到閥值時(shí)，可有選擇地連通至壓力油。
全文摘要
一種連桿，它包括具有在第一末端的曲柄臂孔部分和在第二末端的銷孔部分的一個(gè)連桿體。一個(gè)梁部分連接該曲柄臂孔部分和該銷孔部分。至少一個(gè)油噴射器設(shè)在該曲柄臂孔部分內(nèi)。該油噴射器有選擇地將油連通至活塞的下側(cè)。該油噴射器中的一個(gè)為普通的孔式油噴射器或單向閥調(diào)節(jié)的油噴射器。
文檔編號(hào)F01M1/06GK101038007SQ20071008575
公開日2007年9月19日 申請(qǐng)日期2007年3月14日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月14日
發(fā)明者J·J·張, K·-J·吳, X·蔣, J·M·斯塔尼克 申請(qǐng)人:通用汽車環(huán)球科技運(yùn)作公司